Крупнейшие промышленные предприятия цветной металлургии. Получение свинца и цинка

Российская цветная металлургия включает в себя несколько основных баз, которые сложились под влиянием экономических и природных предпосылок. Сама отрасль серьёзно связана с сырьевым сектором экономики страны, а также с её топливно-энергетической системой и машиностроением.

Месторождения лёгких и тяжёлых цветных металлов различаются по своему географическому положению и применению в производстве. Так лёгкие металлы используются в алюминиевой и титано-магниевой промышленности, а тяжёлые - в медной, свинцово-цинковой, оловянной и никель-кобальтовой индустрии.

При производстве тяжёлых металлов не требуются большие энергетические расходы, поэтому оно осуществляется, как правило, в районах добычи. Месторождения медной руды находятся, в основном, на Урале, где расположены Красноуральский, Кировградский иМедногорский комбинаты. Свинцово-цинковое производство сосредоточено в районах добычи полиметаллической руды, охватывая Сибирь, Дальний Восток и Северный Кавказ. В Норильске размещаются предприятия никель-кобальтовой промышленности.

Для выплавки лёгких цветных металлов расходуется большой объём энергии, что предполагает размещение предприятий в непосредственной близости от дешёвых энергетических источников. Например, сырьё для алюминия добывается на Урале, в Сибири и на Кольском полуострове, где при разработках выделяется окись алюминия, но сами алюминиевые заводы располагаются поблизости мощных электростанций, например, Братской или Красноярской ГЭС. Титано-магниевая металлургия сосредоточена, в основном, на Урале, к примеру, Березниковский титано-магниевый завод, однако, окончательная обработка металлов и сплавов происходит в разных регионах.

Цветными называются металлы, которые не содержат железо в значительных количествах. Это сплавы на основе меди, никеля, алюминия, магния, свинца и цинка. Медь обеспечивает высокую тепло- и электропроводность, сплав меди и цинка (латунь) применяется как недорогой коррозионностойкий материал, сплав меди с оловом (бронза) обеспечивает прочность конструкций.

Сплавы никеля с медью обладают высокой коррозионной стойкостью, сплавы никеля с хромом имеют высокое тепловое сопротивление, сплавы никеля с молибденом отличаются стойкостью к соляной кислоте. Алюминиевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью. Сплавы на основе магния очень легкие, но не очень прочные, сплавы на основе титана обладают прочностью и легкостью. Все эти разновидности цветных металлов и сплавов широко применяются в промышленности, самолетостроении, приборостроении, для производства предметов, необходимых в быту.

Цветная металлургия – это отрасль тяжелой промышленности, которая занимается добычей, обогащением и переработкой руды цветных металлов. Руды цветных металлов обладают очень сложным составом, который различен не только в разных месторождениях, но даже в пределах одного месторождения на разных участках добычи руды. Часто встречающиеся полиметаллические руды состоят из свинца, цинка, меди, золота, серебра, селения, кадмия, висмута и других редких металлов.

Главная задача предприятий цветной металлургии – выявить и разделить металлы, при этом руда может проходить несколько десятков стадий переработки. Основные компоненты могут перерабатываться на месте добычи, другие – на специализированных предприятиях, благородные, редкие и рассеянные металлы извлекаются из руды на специализированных заводах путем рафинирования цветных металлов.

В Российской Федерации встречаются месторождения руд практически всех цветных металлов. Медные руды добывают, в основном, в Красноярском крае и на Урале. Алюминий добывают на Урале, в Западной Сибири (Новокузнецк), Восточной Сибири (Красноярск, Братск, Саянский). Свинцово-цинковые месторождения разрабатываются на Северном Кавказе (Садон), в (Нерчинск), на Дальнем Востоке (Дальнегорск). Магниевые руды широко встречаются на Урале и в Восточной Сибири. Месторождения титановых руд имеются на Урале, в Западной Сибири. Месторождения медно-никелевых и окисленных никелевых руд сосредоточены на Кольском полуострове (Мончегорск, Печенга-никель), в Восточной Сибири (Норильск), на Урале (Режское, Уфалейское, Орское).

В настоящее время лидирует по запасам железной руды и никеля, обладает значительными запасами титана, платиноидов, меди, свинца, цинка, серебра и других цветных металлов. Крупнейшими предприятиями цветной металлургии являются ГМК «Норильский никель», АО «Уралэлектромедь», Уральская горно-маталлургическая компания, Новгородский металлургический завод.

По данным аналитиков ИА «INFOLine», в 2007-2011 годах производственные мощности российских металлургических предприятий значительно возрастут: по выпуску глинозема – более чем на 30%, первичного алюминия – более чем на 25%, рафинированной меди – более чем на 35%, цинка – более чем на 50%.

Цветные металлы делятся по их физическим свойствам и назначению на несколько групп:

тяжелые — медь, свинец, цинк, олово, никель;
легкие — алюминий, магний, титан, литий и др.;
малые — висмут, кадмий, сурьма, мышьяк, кобальт, ртуть:
легирующие — вольфрам, молибден, тантал, ниобий, ванадий;
благородные — золото, серебро, платина и платиноиды;
редкие и рассеянные — цирконий, галлий, индий, таллий, германий, селен и др.

Цветная металлургия России выпускает около 70 различных видов металлов. Такой полный набор производства имеют три страны мира — США, Германия, Япония.

Особенности сырьевой базы цветной металлургии:

крайне низкое в количественном отношении содержание полезных компонентов в сырье (медные от 1 до 5%, свинцо-цинковые от 1,5 до 5,5% и т.д.), т.е. для получения 1 т меди требуется переработать не менее 100 т руды;
исключительная многокомпонентностьсырья (например: уральские колчеданы содержат медь, железо, серу, золото, кадмий, серебро и другие, в обшей сложности до 30 элементов);
высокая топливоемкость и энергоемкость сырья в процессе его обработки.

Особенностью цветной металлургии является высокая энергоемкость сырья в процессе его подготовки к металлургическому переделу и переработке. В связи с этим различают топливоемкие и электроемкие производства. Высокая топливоемкость характерна, например, для производства никеля, глинозема из нефелинов, черновой меди. Повышенной электроемкостью отличается производство алюминия, магния, кальция, титана и др. В целом по отрасли доля топливно-энергетических затрат составляет от 10 до 50-65% общих затрат на I т производимой продукции. Эта особенность производства обусловливает размещение отраслей цветной металлургии в регионах, наиболее обеспеченных электроэнергией.

Отрасли цветной металлургии

Основные отрасли цветной металлургии:

алюминиевая промышленность;
медеплавильная или медная промышленность;
свинцово-цинковая промышленность;
никель-кобальтовая промышленность;
оловодобывающая промышленность;
золотодобывающая промышленность;
алмазодобывающая промышленность.

Необходимо отметить, что в размещении цветной металлургии обычно не выделяют четко ограниченных ареалов размещения (или металлургических баз). Это объясняется двумя причинами: во-первых, цветная металлургия имеет сложную отраслевую структуру; во-вторых, во многих подотраслях существует территориальный разрыв между добычей и обогащением сырья и выплавкой готового металла.

Алюминиевая промышленность

Алюминий обладает высокими конструкционными свойствами, легкостью, достаточной механической прочностью, высокой тепло- и электропроводностью, что обеспечивает его применение в машиностроении, строительстве, производстве товаров народного потребления. Алюминиевые сплавы (дюралюминий, силумин и др.) по механическим свойствам не уступают высокосортным сталям.

Основным сырьем для производства алюминия являются бокситы, также используются нефелины и алуниты, являющиеся комплексным сырьем. Технологический процесс складывается из двух основных стадий: производства глинозема и производства металлического алюминия. Территориально эти процессы во многих случаях разобщены, так как первая стадия является материалоемкой и тяготеет к источникам сырья, а вторая ориентируется в своем размещении на источники дешевой энергии.

В России все центры производства металлического алюминия (за исключением уральских) в той или иной мере удалены от сырья, находясь вблизи гидроэлектростанций (Волгоград, Волхов, Кандалакша, Надвоицы, Братск, Шелехов, Красноярск, Саяногорск) и отчасти там, где действуют крупные энергетические установки на дешевом топливе (Новокузнецк).

Совместное производство глинозема и алюминия осуществляется в Северо-Западном районе (Волхов) и на Урале (Краснотурьинск и Каменск-Уральский).

Алюминиевая промышленность среди остальных отраслей цветной металлургии выделяется наиболее крупными масштабами производства. Самые мощные предприятия по глинозему действуют в Ачинске, Краснотурьинске, Каменске-Уральском и Пикалеве, по алюминию — в Братске, Красноярске, Саяногорске и Иркутске (Шелехове). В Восточной Сибири производится почти 4/5 общего объема алюминия в стране.

Отечественный рынок алюминиевой продукции до 2007 г. был представлен двумя компаниями: «СУАЛ-холдинг» (группа СУАЛ) и «Русский алюминий» («РУСАЛ»).

В 2006-2007 гг. произошло объединение алюминиевых и глиноземных активов компании «РУСАЛ», занимавшей третье место в мире по производству алюминия, группы СУАЛ, входившей в десятку ведущих мировых производителей алюминия, и швейцарской компании Glencore и создана крупнейшая в мире алюминиевая корпорация «Объединенная компания Российский алюминий» (ОК РУСАЛ).

Главная особенность компании — вертикальная интеграция в составе производственного цикла последовательных технологических переделов по добыче и переработке сырья, выпуску первичного металла, а также полуфабрикатов и готовой продукции из алюминия и его сплавов.

Медеплавильная или медная промышленность

Медь обладает высокой электропроводностью и ковкостью, находит широкое применение в машиностроении, особенно в электротехнической промышленности, сооружении линий электропередачи и связи, а также в производстве сплавов с другими металлами.

Медная промышленность из-за относительно низкого содержания концентратов приурочена (исключая рафинирование чернового металла) к районам, располагающим сырьевыми ресурсами.

Основной тип руд, используемых сейчас в России для производства меди, медные колчеданы, которые представлены в основном на Урале (Красноуральское, Ревдинское, Блявинское, Сибайское, Гайское и другие месторождения). Важным резервом служат медистые песчаники, сосредоточенные в Восточной Сибири (Удоканское месторождение). Встречаются также медно-молибденовые руды. В качестве дополнительного сырья используют медно-никелевые и полиметаллические руды.

Основной район производства меди — Урал, для которого характерно преобладание металлургического передела над добычей и обогащением. Поэтому здесь вынуждены использовать привозные (большей частью, казахстанские) концентраты.

На Урале функционируют предприятия по производству черновой меди и ее рафинированию. К первым принадлежат Красноуральский, Кировоградский, Среднеуральский (Ревда), Карабашский и Медногорский медеплавильные, ко вторым — Кыштымский, Верхнепыменский медеэлектролитные заводы.

Характерна широкая утилизация отходов в химических целях. На медеплавильных предприятиях Красноуральска, Кировограда и Ревды сернистые газы служат исходным сырьем для производства серной кислоты. В Красноуральске и Ревде на основе серной кислоты и привозных апатитовых концентратов производятся фосфатные удобрения.

В дальнейшем намечено вовлекать в оборот новые источники сырья для производства меди. Для освоения уникального Удоканс- кого месторождения в Восточной Сибири создана одноименная горная компания (УГК) с участием американо-китайского капитала. Месторождение — третье по величине в мире — расположено недалеко от станции Чара на БАМе.

Рафинирование, как заключительная стадия производства меди, непосредственно мало связано с сырьевыми базами. Фактически оно находится либо там, где есть металлургический передел, образуя специализированные предприятия, либо комбинируясь с выплавкой черного металла, либо в районах массового потребления готовой продукции (Москва, Санкт-Петербург, Кольчугино и др.). Благоприятным условием служит наличие дешевой энергии (на I т электролитической меди расходуется 3,5-5 кВт/ч).

Никель-кобальтовая промышленность

Никель, обладающий высокой твердостью, является легирующим металлом и используется в качестве защитного покрытия металлических изделий. Никель входит в состав ценных сплавов с другими цветными металлами.

Кобальт, добываемый из никелевых руд, используется для получения кобальтовых сплавов: магнитных, жаропрочных, сверхтвердых, коррозийностойких.

Никель-кобальтовая промышленность наиболее тесно связана с источниками сырья, что обусловлено низким содержанием промежуточных продуктов (штейн и файнштейн), получаемых в процессе переработки исходных руд. В России эксплуатируются руды двух видов: сульфидные (медно-никелевые), которые известны на Кольском полуострове (Никель) и в низовьях Енисея (Норильск), и окисленные — на Урале (Верхний Уфалей, Орск, Реж). Особенно богат сульфидными рудами Норильский район. Здесь выявлены источники сырья (Талнахское и Октябрьское месторождения), что дает возможность еще больше расширить металлургический передел по никелю.

Норильский район — крупнейший центр комплексного использования медно-никелевых руд. На действующем здесь комбинате, который объединяет все стадии технологического процесса — от сырья до готовой продукции, производятся никель, кобальт, платина (вместе с платиноидами), медь и некоторые другие редкие металлы. Путем утилизации отходов получают серную кислоту, соду и другие химические продукты.

ОАО * Горно-металлургическая компания „Норильский никель- крупнейшая в России и одна из крупнейших в мире компаний по производству драгоценных и цветных металлов. На его долю приходится более 20% мирового производства никеля, более 10% кобальта и 3% меди. На отечественном рынке на долю ОАО «ГМК „Норильский никель"» приходится около 96% всего производимого в стране никеля, 55% меди, 95% кобальта.

Свинцово-цинковая промышленность ориентируется на сырьевую и топливную базу: Кузбасс — Салаир, Забайкалье — Нерчинск, Дальний Восток — Дальнегорск и др. Развита оловянная промышленность на Дальнем Востоке: Шерловогорский, Хрустальненский, Солнечный ГОК.

Алмазодобывающая промышленность. Алмазы — одна из важнейших доходных статей отечественного экспорта. Ежегодно от их продажи страна получает около 1,5 млрд долл. В настоящее время почти все отечественные алмазы добываются в Якутии. В двух алмазоносных районах бассейна реки Вилюй действуют несколько рудников, в том числе такие известные, как «Юбилейный» и «Удачный» (85% общего объема добычи). На территории восточных районов страны алмазы найдены также в Восточной Сибири (Красноярский край и Иркутская область). Акционерная компания «АЛ РОСА» — один из мировых лидеров в области разведки, добычи и реализации алмазов, производства бриллиантов. АК «АЛ РОСА» добывает 97% всех алмазов Российской Федерации. Доля компании в мировом объеме добычи алмазов составляет 25%.

Перспективы развития намечены в федеральных программах: «Развитие рудной базы цветной металлургии», «Национальная программа развития металлургии России».

Уральская горно-металлургическая компания – один из крупнейших производителей катодной меди, обеспечивающая около 38% российского производства. Медные катоды УГМК зарегистрированы на Лондонской бирже металлов под брендами UMMC и UMMC II.

Помимо медных катодов УГМК производит медную катанку, медные порошки и изделия из них, селен, теллур, медный купорос, сернокислый никель, серебро и золото в слитках, концентрат металлов платиновой группы. Отдельным направлением деятельности компании также является производство рафинированного цинка и цинк-алюминиевых сплавов.

В дивизион цветной металлургии Уральской горно-металлургической компании входят 7 предприятий, расположенных в Свердловской, Челябинской, Оренбургской областях, а также в Республике Северная Осетия – Алания.

Произведенный на горно-обогатительных комбинатах компании медный концентрат отправляется для дальнейшей переработки на медеплавильные заводы, где производят черновую медь: ООО «Медногорский медно-серный комбинат» (г. Медногорск, Оренбургская область), АО «Святогор» (г. Красноуральск, Свердловская область), ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» (СУМЗ), филиал “Производство полиметаллов” АО "Уралэлектромедь".

Схема производства черновой меди

СУМЗ является крупнейшим предприятием УГМК по производству черновой меди, его производственная мощность составляет 150 тысяч тонн в год. Несколько лет назад на предприятии была завершена коренная реконструкция химико-металлургического комплекса, позволившая практически полностью прекратить выбросы отходящих газов металлургического производства в атмосферу. В настоящее время аналогичные работы реализуются и на остальных медеплавильных предприятиях компании.

Произведённая на медеплавильных заводах черновая медь в слитках по несколько тонн отправляется на дальнейшую переработку на головное предприятие Уральской горно-металлургической компании АО «Уралэлектромедь» (г. Верхняя Пышма, Свердловская область), где металл переплавляется в аноды и подвергается электролитическому рафинированию. В 2012 году на предприятии введена в эксплуатацию первая очередь нового цеха электролиза меди, где производится катодная медь. Аналогов подобного производства в России сегодня не существует. В частности, внедрена принципиально новая для предприятия – безосновная технология производства медных катодов (медные основы заменены на постоянные катоды из нержавеющей стали). В настоящее время на предприятии строится вторая очередь нового цеха электролиза меди, ввод ее в эксплуатацию запланирован на 2017 год.

Схема медерафинировочного производства

Схема процесса электролиза меди по безосновной технологии

На промплощадке АО «Уралэлектромедь» также расположено производство медной катанки, которая является заготовкой для предприятий кабельной промышленности. Драгоценные и рассеянные металлы производятся в химико-металлургическом цехе предприятия из шлама медеэлектролитного производства.

Схема производства медной катанки

Схема производства драгоценных металлов

Цинковый концентрат, основной объем которого производится на Учалинском ГОКе, перерабатывается на ОАО «Челябинский цинковый завод» (г. Челябинск) и ОАО «Электроцинк» (г. Владикавказ).

На ЧЦЗ в настоящее время проводится модернизация основного производства, которая позволит сбалансировать его плавильные и рафинировочные мощности и увеличить производительность предприятия до 200 тыс.т. цинка в год.

На владикавказском «Электроцинке» ведутся работы по проектированию нового цеха электролиза цинка. Вместе с коренной реконструкцией серно-кислотного производства это, по сути, позволит создать новое производство, в полной мере соответствующее всем современным требованиям. Решение о строительстве новых промышленных объектов обусловлено как планами перспективного развития горно-обогатительных предприятий УГМК и увеличением поставок цинка в концентратах, так и необходимостью рационализации производственных схем, модернизации цинкового передела, повышения производительности и улучшения условий труда, снижения воздействия на окружающую среду.

Схема производства цинка

Еще одним направлением деятельности компании является свинцовое производство, которое организовано в филиале АО «Уралэлектромедь» «Производство сплавов цветных металлов» (пос. Верх-Нейвинский, Свердловская область). Его основной сырьевой базой (порядка 75%) являются свинцовые кеки, содержащие до 50% металла (это промежуточные продукты, образующиеся при переработке цинкового концентрата и пылей медеплавильных заводов), а также аккумуляторный лом. С выходом на проектную мощность, предприятие сможет производить до 20 тысяч тонн рафинированного свинца в год.

Цветная металлургия является комплексной отраслью промышленного производства. Ассортимент товарной продукции предприятий цветной металлургии очень широк и разнообразен. Помимо металлической продукции, металлургические заводы выпускают дополнительную продукцию.

Продукцией отдельных предприятий цветной металлургии могут быть:

цветные металлы и сплавы в виде слитков, катодов, проката и т.д.;
химическая продукция: серная кислота, элементарная сера, медный и никелевый купорос, кальцинированная сода, поташ и т.д.;
минеральные удобрения: суперфосфат, аммофос;
строительные материалы: , щебень, гранулированный шлак, шлаковая брусчатка и т.д.;
тепловая и электрическая энергия;
кислород и аргон.

Нормы и требования к качеству и размерным характеристикам сырья, материалов и изделий металлургического производства устанавливаются Государственными стандартами (ГОСТ), отраслевыми стандартами (ОСТ) и техническими условиями (ТУ).

Стандарты и технические условия устанавливаются на группу изделий и материалов или отдельные виды продукции и определяют полную техническую характеристику сырья или выпускаемой продукции. ГОСТы имеют силу закона и обязательны для исполнения во всех отраслях народного хозяйства. Отраслевые стандарты ОСТы, как правило, определяют требования к сырью материалам полупродуктам и продуктам металлургического производства которые потребляются только внутри отрасли. Технические условия утверждаются в тех случаях, когда на продукцию отсутствуют стандарты или когда требуется установление специальных требований на выпускаемую продукцию. Технические условия на промышленную продукцию обычно определяют взаимоотношения между узким кругом заказчиков и производителей в строгом соответствии с согласованными условиями и сроками их действия.

В цветной металлургии в зависимости от применяемой технологии и состава получающихся металлов различают черновые и рафинированные металлы. Товарной продукцией, как правило, являются рафинированные металлы.

Черновыми металлами называют металлы, загрязненные примесями. В число примесей входят вредные и ценные элементы – спутники основного металла. Вредные примеси ухудшают характерные для данного металла свойства: электропроводность пластичность, коррозионную стойкость и т.п. Ценные спутники – благородные металлы, селен, галлий, индий, висмут и др. – необходимо попутно обязательно извлекать.

Черновые металлы обязательно подвергают очистке от примесей – рафинированию. Сортамент рафинированных цветных металлов велик. ГОСТы устанавливают выпуск до 6-10 и более марок каждого конкретного металла. В небольших количествах некоторые предприятия цветной металлургии выпускают металлы повышенной (особой) чистоты. Получение таких металлов связано с большими дополнительными затратами труда времени и средств.